一种高倍率锂离子电池负极材料的改性方法技术

本发明专利技术涉及石墨负极材料技术领域，具体地说是一种高倍率锂离子电池负极材料的改性方法，其特征在于，包括如下处理步骤：(1)、原料混合：将树脂粉末与石墨原料按重量比1:100～15:100进行均匀混合；(2)、中温炭化处理：在惰性气氛中，升温至600～1300℃，并在该温度下恒温1～4h；(3)、冷却后分级处理，得改性锂离子电池石墨负极材料。本发明专利技术与现有技术相比，采用特定树脂对石墨颗粒进行包覆改性所制备出的高倍率锂离子电池负极材料，相比于目前市场上常见的包覆品，在相同压实密度与克容量下，具有更好的倍率性能；在相同的倍率性能下，具有更高的压实密度与克容量。

Method for modifying negative electrode material of lithium ion battery with high magnification

The present invention relates to the technical field of graphite anode material, in particular to a modification method of high power lithium ion battery cathode material, which is characterized in that comprises the following steps: (1), mixed raw material: resin powder and graphite materials according to the weight ratio of 1:100 to 15:100 are mixed evenly; (2), temperature carbonization treatment: in an inert atmosphere, heating to 600 to 1300 DEG C, and the temperature at the constant temperature of 1 ~ 4H; (3) after cooling, grading treatment, modified graphite anode materials of lithium ion battery. Compared with the prior art, the specific resin was modified by high power lithium ion battery cathode material prepared on graphite particles, compared to the current market with goods in common, at the same density and grams of capacity, rate capability has better rate performance; in the same, with compaction higher density and capacity per gram.

【技术实现步骤摘要】
一种高倍率锂离子电池负极材料的改性方法
本专利技术涉及石墨负极材料
，具体地说是一种高倍率锂离子电池负极材料的改性方法。
技术介绍
锂离子二次电池相比于镍氢、铅酸等传统电池，具有能量密度大、输出电压高、自放电率低、环境友好、无记忆效应、寿命长等优点，已广泛应用于便携式电子产品及消费类电子产品中，并且已在电动车辆、太阳能和风力发电设备方面显示出很大的应用前景。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。其中，正、负极对电池的性能起到最重要的影响。目前，石墨仍然是负极材料的主体，受到其本身结构的限制，在容量上已基本达到了上限，因此负极材料的能量密度一直难以取得较大突破。在此背景下，各终端市场转而对电池的倍率充放提出更迫切的要求，无论在3C领域还是在EV领域，高倍率性能的负极材料是普遍的发展趋势。未改性的天然石墨和人造石墨作为负极材料表现出的电化学性能较差，采用软炭包覆改性后虽然能提高其倍率性能，但是对负极材料的能量密度影响很大。已知某石墨材料17Mpa下辊压极片压实密度1.80g/cm3，包覆4％质量分数的沥青之后，压实密度降低到1.55g/cm3，克容量降低了3.5mAh/g。从这个结果看，虽然包覆后倍率性能提高了，但是能量密度的损失显得有些得不偿失。研发人员一直希望能寻找一种方式，使石墨的倍率性能得到提高的同时，其能量密度能不受影响或是降低很少。只有兼顾较高的能量密度，高倍率性能才更具意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种石墨负极材料的改性方法，在提高石墨的倍率性的同时，也能保证能量密度几乎不受影响。为实现上述目的，设计一种高倍率锂离子电池负极材料的改性方法，其特征在于，包括如下处理步骤：(1)、原料混合：将树脂粉末与石墨原料按重量比1∶100～15∶100进行均匀混合；(2)、中温炭化处理：在惰性气氛中，升温至600～1300℃，并在该温度下恒温1～4h；(3)、冷却后分级处理，得改性锂离子电池石墨负极材料；所述的树脂为聚氨酯树脂、氯醚树脂、丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、萜烯树脂、三聚氰胺树脂、密胺树脂、脲醛树脂、醛酮树脂、聚醛树脂、环己酮树脂、高氯化聚乙烯树脂中的一种或多种组合物；所述的石墨原料是指平均粒径5.0～30.0μm、比表面积≤5.0m2/g、振实密度＞0.80g/cm3、压实密度≥1.00g/cm3、石墨化度≥90.00％的石墨，所述石墨的主体结构为炭六边环组成的网平面堆叠起来的晶体材料，石墨的表面为晶体或非晶体或晶体和非晶体共存。在所述原料混合和中温炭化处理之间还进行如下低温热处理：将混合后的原料投入加热混料机中，在空气或惰性气体中以200～500℃一边混合一边加热1～5h。所述的改性锂离子电池石墨负极材料，克容量≥360mAh/g，17MPa下一遍辊压压实密度≥1.65g/cm3，全电池测试1.65g/cm3压实密度下2C充放电500周循环，容量保持率大于88％。本专利技术与现有技术相比，采用特定树脂对石墨颗粒进行包覆改性所制备出的高倍率锂离子电池负极材料，相比于目前市场上常见的包覆品，在相同压实密度与克容量下，具有更好的倍率性能；在相同的倍率性能下，具有更高的压实密度与克容量。具体实施方式现结合实施例对本专利技术作进一步地说明。本专利技术中的石墨原料包括天然石墨和人造石墨，主要是指平均粒径5.0～30.0μm、比表面积≤5.0m2/g、振实密度＞0.80g/cm3、压实密度≥1.00g/cm3、石墨化度≥90.00％的石墨，所述石墨的主体结构为炭六边环组成的网平面堆叠起来的晶体材料，石墨的表面为晶体或非晶体或晶体和非晶体共存。实施例1原料混合：将1kg平均粒径为18.0μm的石墨原料A与0.05kg萜烯树脂粉末均匀混合，其中石墨原料A的比表面积为1.7m2/g、压实密度为1.80g/cm3、振实密度为0.98g/cm3、石墨化度为95.15％。低温热处理：在N2搅拌状态下以5℃/min升温至200℃，恒温2h。中温炭化处理：自然冷却后取出，在N2保护下以5℃/min升温至1000℃并恒温3h，冷却后分级处理：自然冷却后分级，得锂离子电池负极材料。实施例2原料混合：将1kg平均粒径为20.5μm的石墨原料B与0.05kg萜烯树脂粉末均匀混合，其中石墨原料B的比表面积为1.1m2/g、压实密度为1.60g/cm3、振实密度为0.90g/cm3、石墨化度为94.22％。低温热处理：在N2搅拌状态下以5℃/min升温至200℃，恒温2h。中温炭化处理：自然冷却后取出，在N2保护下以5℃/min升温至1000℃并恒温3h；冷却后分级处理：自然冷却后分级锂离子电池负极材料。实施例3原料混合：将1kg平均粒径为7.8μm的石墨原料C与0.05kg萜烯树脂粉末均匀混合，其中石墨原料C的比表面积为2.3m2/g、压实密度为1.22g/cm3、振实密度为1.02g/cm3、石墨化度为93.30％。低温热处理：在N2搅拌状态下以5℃/min升温至200℃，恒温2h。中温炭化处理：自然冷却后取出，在N2保护下以5℃/min升温至1000℃并恒温3h，冷却后分级处理：自然冷却后分级锂离子电池负极材料。实施例4原料混合：将1kg平均粒径为18.0μm的石墨原料A与0.05kg脲醛树脂粉末均匀混合，其中石墨原料A的比表面积为1.7m2/g、压实密度为1.80g/cm3、振实密度为0.98g/cm3、石墨化度为95.15％。低温热处理：在N2搅拌状态下以5℃/min升温至200℃，恒温2h。中温炭化处理：自然冷却后取出，在N2保护下以5℃/min升温至1000℃并恒温3h。冷却后分级处理：自然冷却后分级锂离子电池负极材料。实施例5原料混合：将1kg平均粒径为18.0μm的石墨原料A与0.05kg高氯化聚乙烯树脂均匀混合，其中石墨原料A的比表面积为1.7m2/g、压实密度为1.80g/cm3、振实密度为0.98g/cm3、石墨化度为95.15％。低温热处理：在N2搅拌状态下以5℃/min升温至200℃，恒温2h。中温炭化处理：自然冷却后取出，在N2保护下以5℃/min升温至1000℃并恒温3h。冷却后分级处理：自然冷却后分级锂离子电池负极材料。实施例6原料混合：将1kg平均粒径为18.0μm的石墨原料A与0.05kg萜烯树脂粉末均匀混合，其中石墨原料A的比表面积为1.7m2/g、压实密度为1.80g/cm3、振实密度为0.98g/cm3、石墨化度为95.15％。低温热处理：在空气/搅拌状态下以5℃/min升温至300℃，恒温2h。中温炭化处理：自然冷却后取出，在N2保护下以5℃/min升温至1000℃并恒温3h。冷却后分级处理：自然冷却后分级锂离子电池负极材料。实施例7原料混合：将1kg平均粒径为18.0μm的石墨原料A与0.05kg萜烯树脂粉末均匀混合，其中石墨原料A的比表面积为1.7m2/g、压实密度为1.80g/cm3、振实密度为0.98g/cm3、石墨化度为95.15％。低温热处理：在N2搅拌状态下以5℃/min升温至200℃，恒温2h。中温炭化处理：自然冷却后取出，在N2保护下以5℃/min升温至800℃并恒温3h。冷却后分级处理：自然冷却后分级锂离子电池负极材料。实施例8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高倍率锂离子电池负极材料的改性方法，其特征在于，包括如下处理步骤：(1)、原料混合：将树脂粉末与石墨原料按重量比1∶100～15∶100进行均匀混合；(2)、中温炭化处理：在惰性气氛中，升温至600～1300℃，并在该温度下恒温1～4h；(3)、冷却后分级处理，得改性锂离子电池石墨负极材料；所述的树脂为聚氨酯树脂、氯醚树脂、丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、萜烯树脂、三聚氰胺树脂、密胺树脂、脲醛树脂、醛酮树脂、聚醛树脂、环己酮树脂、高氯化聚乙烯树脂中的一种或多种组合物；所述的石墨原料是指平均粒径5.0～30.0μm、比表面积≤5.0m

【技术特征摘要】
1.一种高倍率锂离子电池负极材料的改性方法，其特征在于，包括如下处理步骤：(1)、原料混合：将树脂粉末与石墨原料按重量比1∶100～15∶100进行均匀混合；(2)、中温炭化处理：在惰性气氛中，升温至600～1300℃，并在该温度下恒温1～4h；(3)、冷却后分级处理，得改性锂离子电池石墨负极材料；所述的树脂为聚氨酯树脂、氯醚树脂、丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、萜烯树脂、三聚氰胺树脂、密胺树脂、脲醛树脂、醛酮树脂、聚醛树脂、环己酮树脂、高氯化聚乙烯树脂中的一种或多种组合物；所述的石墨原料是指平均粒径5.0～30.0μm、比表面积≤5.0m2/g、振实密度>0.80g/cm3、压实密度≥1.00g/cm3、石...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈然，乔永民，夏圣安，李慧，
申请(专利权)人：上海杉杉科技有限公司，华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31